Un sistema planetario único ubicado a 200 lucesaños de la Tierra alberga cinco exoplanetas con órbitas unidas en un patrón repetitivo, a pesar de sus tamaños y densidades muy diferentes. El descubrimiento desafía a los astrónomos nociones de los tipos de sistemas planetarios que pueden existir y cómo se forman.
Cinco de los seis exoplanetas en órbita alrededor de la estrella TOI-178 están en una resonancia orbital de 18: 9: 6: 4: 3 entre sí, según el nuevo investigación publicado hoy en Astronomy & Astrophysics. Entonces, por cada 18 órbitas realizadas por el más interno de estos cinco exoplanetas, el siguiente planeta a lo largo de la cadena completará nueve órbitas durante el mismo período exacto. El tercero completará seis órbitas, y así sucesivamente. El siguiente video ofrece una demostración del proceso en acción.
El más interno de los seis exoplanetas (mostrado con una trayectoria orbital azul) no está en resonancia con los demás, aunque podría haberlo estado en el pasado. En la animación anterior, los patrones rítmicos están representados por pulsos rojos y un sonido de campanilla. (en la escala pentatónica), que se activan cuando cada exoplaneta completa una órbita completa o media órbita. Como muestra el video, dos o más exoplanetas activan el timbre con bastante frecuencia, el resultado de que están en resonancia orbital. El nuevo estudio fue dirigido por Adrien Leleu, miembro de CHEOPS de la Universidad de Ginebra.
Cuando Leleu, un dinamista (experto en mecánica celeste) y sus colegas observaron el sistema TOI-178, pensaron que vieron dos planetas orbitando alrededor de la estrella anfitriona en la misma órbita, pero este resultado no fue concluyente. Los científicos decidieron realizar observaciones de seguimiento utilizando tLa Agencia Espacial Europea El satélite CHEOPS y el instrumento terrestre ESPRESSO del Observatorio Europeo Austral Telescopio muy grande, además de próximo Generacion Tránsito Encuesta y SPECULOOS proyectos, ambos en Chile. Todo tEstos instrumentos permitieron al equipo detectar los seis exoplanetas y caracterizar sus órbitas, lo que hicieron utilizando el método de tránsito (observando oscurecimiento de la estrella anfitriona cuando un planeta pasa por delante) y midiendo el bamboleo de la estrella anfitriona.
Los seis exoplanetas están muy cerca de la estrella central, y el planeta más cercano tarda alrededor de dos días en hacer una órbita completa y la órbita más distante en alrededor de 20 días. Ninguno está dentro de la zona habitable, la región Ricitos de Oro alrededor de una estrella donde el agua líquida (y por lo tanto la vida) sería posible.. Cinco de los seis exoplanetas están bloqueados en perfecta resonancia, de modo que algunos planetas se alinean cada pocas órbitas. La cadena 18: 9: 6: 4: 3 se encuentra entre las más largas jamás descubiertas.
G / O Media puede obtener una comisión
La resonancia orbital ocurre cuando los cuerpos en órbita ejercen una influencia gravitacional periódica entre sí. En nuestro sistema solar, las lunas de Júpiter Io, Europa y Ganímedes están en una resonancia de 4: 2: 1.
El TOI-178 es interesante por varias razones, siendo la resonancia orbital un signo de estabilidad prolongada.
“Desde nuestro entendimiento de las formaciones planetarias, la cadena de resonancias ocurre a menudo en las primeras fases de la formación del sistema planetario, cuando la estrella todavía está rodeada por un disco gaseoso ”, explicó Leleu en un correo electrónico. “Sin embargo, durante los miles de millones de años que siguen a la formación, pueden suceder muchas cosas y la mayoría de los sistemas salen de las resonancias. Puede suceder lentamente, debido a [gravitational] efectos de las mareas, por ejemplo, o violentamente, debido a la inestabilidad y la colisión / eyección de planetas “.
Solo otros cinco sistemas estelares tienen cadenas resonantes que involucran a cuatro o más planetas, “lo cual no es mucho”, agregó. Los astrónomos consideran que estos sistemas planetarios son raros y bastante jóvenes.
“Lo que es exclusivo de TOI-178 no es solo esta configuración orbital, sino también la composición de los planetas”, dijo Leleu. En consecuencia, esto presenta un desafío para nuestra comprensión de cómo se forman y evolucionan los planetas.
De hecho, los planetas están entre uno y tres times el tamaño de la Tierra pero tienen masas que van desde 1,5 a 30 veces la masa de la Tierra. Entonces, si bien sus configuraciones orbitales son limpias y ordenadas, sus composiciones no lo son. Por ejemplo, un planeta es una super-Tierra, pero su vecino inmediato es ungigante de hielo de densidad similar a Neptuno. No vemos ese tipo de cosas por aquí.
Según Leleu, la teoría sugiere que los planetas deberían tener menor densidad cuanto más lejos estén de su estrella. Pero ese no es el caso aquí. “En TOI-178, solo es cierto para los dos planetas interiores que son rocosos, pero luego el tercer planeta de la estrella tiene una densidad muy baja, luego los planetas 4 y 5 son más densos, y luego el planeta 6 es una vez más más esponjoso ,” él dijo.
Los astrónomos ahora tendrán que averiguar cómo se formó el sistema, incluso si algunos de los planetas formó famás lejos y lentamente a la deriva interior.
Curiosamente, TOI-178 podría albergar otros, más distantes planetas, pero simplemente no han sido detectados. De cara al futuro, el próximo Extremely Large Telescope de ESO, que debería entrar en funcionamiento a finales de esta década, podría aprender más sobre este extraño sistema estelar.
.